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    jvm简述 |  jojoecfy的个人博客
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  jvm简述
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      <a href="/2020/02/19/jvm/" class="article-date">
  <time datetime="2020-02-19T11:13:10.000Z" itemprop="datePublished">2020-02-19</time>
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      <p><strong>概述</strong><br>jvm是java中很重要的一块知识，也是面试常问的问题之一，今天笔者就带你深入了解一下jvm的知识，本文分以下几部分</p>
<ol>
<li>jvm的内存模型</li>
<li>jvm的垃圾回收机制及回收算法</li>
<li>jvm的常见参数</li>
<li>jvm的监控及调优<br>​​<a id="more"></a><h2 id="一、jvm内存模型"><a href="#一、jvm内存模型" class="headerlink" title="一、jvm内存模型"></a>一、jvm内存模型</h2><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20190414110612174.jpeg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MDUxNjc4OA==,size_16,color_FFFFFF,t_70" alt="jvm" title="jvm内存模型"></li>
</ol>
<p>上图即为jvm的内存模型示意图，jvm的主要分为堆、栈、方法区、程序计数器四部分。其中方法区和堆是线程共享的。栈、程序计数器是线程私有的。下面我将逐一解释这几个部分</p>
<p><strong>程序计数器</strong>：在多线程情况下，线程会根据时间片来抢夺CPU的资源。即便在多线程情况下，cpu也只会在同一时间执行一条语句，程序计数器即在每一个线程执行时记录其执行位置，以便被打断后能恢复至正确的位置执行。</p>
<p><strong>栈</strong>：栈里存储的都是<strong>局部变量</strong>，用以引用堆和方法区中的对象和常量。此处可抛出StackOverflowException和OutOfMemoryException（大多数–此处在《深入理解JVM虚拟机》中一书提到）</p>
<p><strong>堆</strong>：堆中存放的是<strong>对象的实例</strong>。绝大部分的对象实例在这里分配内存。堆可以处在物理不连续的内存空间上，只要逻辑上连续就可以。java堆在是实现时，可以是固定的，也可以是可扩展的（-Xmx 最大）（ -Xms最小）超过可扩展的最大大小时抛出OOM异常。堆的大小在理论上应不超过32G，一旦超过则jvm原有对堆的优化就会失效，在提升jvm大小时要考虑这个问题。</p>
<p><strong>方法区</strong>： 方法区中存放的都是<strong>常量和静态变量、被加载的类信息以及被即时编译器编译后的代码</strong>。方法区和永久带分别为jvm的规范和HotSpot虚拟机的具体实现。运行时常量池也是方法区的一部分。</p>
<p><strong>方法区的回收</strong>：主要是对常量池的回收及对类型的卸载。</p>
<p><strong>回收类</strong>：1、此类的所有实例已被回收。 2、此类的ClassLoader已被回收 3、此类在任何地方没有没反射引用</p>
<h2 id="二、jvm的垃圾回收机制及回收算法"><a href="#二、jvm的垃圾回收机制及回收算法" class="headerlink" title="二、jvm的垃圾回收机制及回收算法"></a>二、jvm的垃圾回收机制及回收算法</h2><p><strong>垃圾回收算法（*）</strong></p>
<p>垃圾回收的区域位于<strong>堆</strong></p>
<ul>
<li><p>引用计数法<br>循环引用</p>
</li>
<li><p>可达性分析<br>通过GCRoot向下查找，查找的路径称为引用链，一旦某个对象不处于引用链上，则该对象是不可用的。</p>
</li>
</ul>
<p>可作为GCRoot的对象：</p>
<ul>
<li><strong>虚拟机栈(栈帧中的局部变量表)中引用的对象</strong></li>
<li><strong>方法区中类静态属性引用的对象</strong></li>
<li><strong>方法区中常量引用的对象</strong></li>
<li><strong>本地方法栈中Native方法引用的对象</strong></li>
</ul>
<p><strong>标记—清除算法</strong><br>标记清除算法分为两个部分标记和清除</p>
<p>标记即从GCRoot开始标记存活对象，之后清除其他未被标记对象</p>
<p>效率问题：标记和清除两步的效率都不高</p>
<p>空间问题：标记—清除算法清理对象时并不会移动对象，所以在清除过后易产生大量不连续的内存碎片，在以后分配大对象时，由于连续空间不足会提前触发GC</p>
<p><strong>复制算法</strong><br>复制法即将目标内存区域分为两块，每次只使用其中一块，一块内存用完就将此块内存存活对象复制至另一块，再将此块内存清空。新生代的收集及采用此种算法，因为在新生代的对象存活率低。在jvm中将新生代分为<strong>较大Eden和两个较小的survivor空间</strong>。每次使用其中一块Eden和survivor，回收时将存活的放入另一块survivor中，再清理掉之前的。默认比例8:1:1。也就是每次新生代中可用内存空间为整个新生代容量的90% ( 80%+10% )，只有10% 的内存会被“浪费”。survivor空间不够时，需要依赖其他内存（老年代）进行分配担保，即让对象进入老年代。</p>
<p><strong>新生代进入老生代的情况</strong></p>
<blockquote>
<ul>
<li>对象优先在Eden分配<strong>当Eden区没有足够空间进行分配时，虚拟机将发起一次MinorGC</strong>，。现在的商业虚拟机一般都采用复制算法来回收新生代，将内存分为一块较大的Eden空间和两块较小的Survivor空间，每次使用Eden和其中一块Survivor。 当进行垃圾回收时，将Eden和Survivor中还存活的对象一次性地复制到另外一块Survivor空间上，最后处理掉Eden和刚才的Survivor空间。（HotSpot虚拟机默认Eden和Survivor的大小比例是8:1）<strong>当Survivor空间不够用时，需要依赖老年代进行分配担保。</strong></li>
<li><strong>大对象直接进入老年代</strong>。所谓的大对象是指，需要大量连续内存空间的Java对象，最典型的大对象就是那种很长的字符串以及数组。<br>长期存活的对象(-XX:MaxTenuringThreshold)**将进入老年代。当对象在新生代中经历过一定次数（默认为15）的Minor GC后，就会被晋升到老年代中。</li>
<li>动态对象年龄判定。为了更好地适应不同程序的内存状况，虚拟机并不是永远地要求对象年龄必须达到了MaxTenuringThreshold才能晋升老年代，如果在Survivor空间中<strong>相同年龄所有对象大小的总和大于Survivor空间的一半，年龄大于或等于该年龄的对象</strong>就可以直接进入老年代，无须等到MaxTenuringThreshold中要求的年龄。   </li>
</ul>
</blockquote>
<p><strong>为什么分代收集</strong></p>
<ul>
<li>不同的对象的生命周期(存活情况)是不一样的，而不同生命周期的对象位于堆中不同的区域，因此对堆内存不同区域采用不同的策略进行回收可以提高 JVM 的执行效率.<blockquote>
<p><strong>HotSpot算法实现</strong></p>
<ol>
<li>枚举根结点<br>GC Roots在全局性引用（常量或类静态属性）和执行上下文（栈帧的本地变量表）中，如果太多的话不可能一一进行检查，太消耗时间。同时，GC检查时会出现GC停顿，即可达&gt; 性分析工作必须在一个能确保一致性的快照中进行，此时在整个分析期间整个执行系统仿佛被冻结，对象的引用关系不会出现变化，否则分析结果无法保证。即GC进行时必须停&gt; 顿所有的Java执行线程。目前虚拟机使用的都是准确式GC（虚拟机自己知道内存中某个位置的具体数据是什么类型，即知道哪些地方存放着对象引用）。在类加载完成时，使用&gt; OopMap数据结构（OOP，普通对象指针）来进行查看对象的存放地址。GC扫描时就可以直接得到信息。</li>
<li>安全点<br>GC Roots枚举的问题：可能导致引用关系变化，或者说OopMap内容变化的指令非常多。如果每一条指定都生成OopMap，那将会需要大量的额外空间，GC的空间成本将会变很高。<br>安全点：没有每条指令都生成OopMap，只在特定位置记录了信息，即程序执行时并非在所有地方都能停顿下来开始GC，只有在到达安全点时才能暂停。由于安全点的选定既不能太&gt; 少以致于让GC等待时间太长，也不能太过于频繁以致于过分增大运行时的负荷。因此，安全点的选定基本上是以程序“是否具有让程序长时间执行的特征”来选定的。长时间运行即&gt; 指令序列复用，例如方法调用、循环跳转、异常跳转等。<br>另一个问题是如何在GC发生时让所有线程（不包括执行JNI调用的线程）都到最近的安全点上再停顿下来。<br>有两种方式：抢先式中断和主动式中断。<br>抢先式中断即不需要线程的先执行代码主动配合，而是在GC发生时，先全部中断，然后发现有线程中断的不在安全点上，就恢复线程，让其跑到安全点上再停顿。（几乎没用这种方&gt; 式。）<br>主动式中断： 当GC需要中断时，不直接对线程操作，仅仅简单设置一个标志，各线程主动去轮询这个标志，发现中断标志时就自己中断挂起。轮询标志的地方和安全点是重合的，&gt; 另外再加上创建对象需要分配内存的地方。</li>
<li>安全区域<br>安全点机制保证了程序执行时，在不太长的时间内就会遇到可进入GC的安全点。但是对于不执行（即没有分配CPU时间）的程序，如线程处于sleep或Blocked状态，线程就无法响&gt; 应JVM的中断请求，走到安全点去挂起。JVM也不太可能等待线程重新被分配CPU时间。这时就需要安全区域来解决了。<br>安全区域即在一段代码片段中，引用关系不会发生变化。在这个区域任意地方开始GC都是安全的。可以看作是被扩展了的安全点。<br>线程到达安全区域时，先标识自己进入安全区域。当这段时间内JVM要发起GC时，就不用管标识安全区域状态的线程了。当线程要离开安全区域时，先检查系统是否完成了根结点枚&gt; 举或整个GC过程，完成了就继续执行，没有就等待直到收到可以安全离开安全区域的信号为止。</li>
</ol>
</blockquote>
</li>
</ul>
<h3 id="内存分配担保机制"><a href="#内存分配担保机制" class="headerlink" title="内存分配担保机制"></a>内存分配担保机制</h3><pre><code>我们知道如果对象在复制到Survivor区时若Survivor空间不足，则会出发担保机制，将对象转入老年代；但老年代的能力也不是无限的，因此需要在minor GC时做一个是否需要Major GC 的判断：</code></pre><p>如果老年代的剩余空间 &lt; 之前转入老年代的对象的平均大小，则触发Major GC</p>
<p>如果老年代的剩余空间 &gt; 之前转入老年代的对象的平均大小，并且允许担保失败，则直接Minor GC，不需要做Full GC</p>
<p>如果老年代的剩余空间 &gt; 之前转入老年代的对象的平均大小，并且不允许担保失败，则触发Major GC</p>
<p>出发点还是尽量为对象分配内存。但是一般会配置允许担保失败，避免频繁的去做Full GC。</p>
<p><strong>标记—整理算法</strong><br>     标记整理算法的标记过程类似标记清除算法，但后续步骤不是直接对可回收对象进行清理，而是让所有存活的对象都向一端移动，然后直接清理掉端边界以外的内存，类似于磁盘整理的过程，该垃圾回收算法<strong>适用于对象存活率高的场景（老年代）。无内存碎片</strong></p>
<p><strong>新生代、老年代、永久代</strong></p>
<pre><code>新生代的目标就是尽可能快速的收集掉那些生命周期短的对象，一般情况下，所有新生成的对象首先都是放在新生代的. 如果老年代也满了，就会触发一次FullGC，也就是新生代、老年代都进行回收。注意，新生代发生的GC也叫做MinorGC，MinorGC发生频率比较高，不一定等 Eden区满了才触发。</code></pre><p>老年代存放的都是一些生命周期较长的对象，就像上面所叙述的那样，在新生代中经历了N次垃圾回收后仍然存活的对象就会被放到老年代中<br>永久代主要用于存放静态文件，如Java类、方法等</p>
<h3 id="垃圾收集器"><a href="#垃圾收集器" class="headerlink" title="垃圾收集器"></a>垃圾收集器</h3><p> <img src="http://static.zybuluo.com/Rico123/9hswys8w1pqy0ch06vmlbqi2/%E5%9E%83%E5%9C%BE%E6%94%B6%E9%9B%86%E5%99%A8.jpg" alt="垃圾收集器" title="垃圾收集器"></p>
<ul>
<li><strong>Serial收集器（复制算法)</strong>: 新生代单线程收集器，标记和清理都是单线程，优点是简单高效；</li>
<li><strong>Serial Old收集器 (标记-整理算法)</strong>: 老年代单线程收集器，Serial收集器的老年代版本；</li>
<li><strong>ParNew收集器 (复制算法)</strong>:新生代收并行集器，实际上是Serial收集器的多线程版本，在多核CPU环境下有着比Serial更好的表现；</li>
<li><strong>Parallel Scavenge收集器 (复制算法)</strong>: 新生代并行收集器，追求高吞吐量，高效利用 CPU。吞吐量 =用户线程时间/(用户线程时间+GC线程时间)，高吞吐量可以高效率的利用CPU时间，尽快完成程序的运算任务，适合后台应用等对交互相应要求不高的场景；</li>
<li><strong>Parallel Old收集器 (标记-整理算法)</strong>： 老年代并行收集器，吞吐量优先，Parallel Scavenge收集器的老年代版本；</li>
<li><strong>CMS(Concurrent Mark Sweep)收集器（标记-清除算法）</strong>：老年代并行收集器，以获取最短回收停顿时间为目标的收集器，具有高并发、低停顿的特点，追求最短GC回收停顿时间。</li>
<li><strong>G1(Garbage First)收集器 (标记-整理算法)</strong>：Java堆并行收集器，G1收集器是JDK1.7提供的一个新收集器，G1收集器基于“标记-整理”算法实现，也就是说不会产生内存碎片。此外，G1收集器不同于之前的收集器的一个重要特点是：G1回收的范围是整个Java堆(包括新生代，老年代)，而前六种收集器回收的范围仅限于新生代或老年代。</li>
</ul>
<p><strong>内存泄露问题</strong></p>
<ul>
<li><strong>静态集合类</strong>: 如 HashMap、Vector 等集合类的静态使用最容易出现内存泄露，因为这些静态变量的生命周期和应用程序一致，所有的对象Object也不能被释放</li>
<li>各种资源连接包括<strong>数据库连接、网络连接、IO连接</strong>等没有显式调用close关闭</li>
<li><strong>监听器</strong>的使用，在释放对象的同时没有相应删除监听器的时候也可能导致内存泄露。</li>
</ul>
<h2 id="三、jvm的常见参数"><a href="#三、jvm的常见参数" class="headerlink" title="三、jvm的常见参数"></a>三、jvm的常见参数</h2><ul>
<li><p>-Xmx3550m：设置JVM最大堆内存为3550M。</p>
</li>
<li><p>-Xms3550m：设置JVM初始堆内存为3550M</p>
</li>
<li><p>-Xmn2g：设置年轻代大小为2G。</p>
</li>
<li><p>-XX:NewRatio=4：设置年轻代（包括1个Eden和2个Survivor区）与年老代的比值。表示年轻代比年老代为1:4。</p>
</li>
<li><p>-XX:SurvivorRatio=4：设置年轻代中Eden区与Survivor区的比值。表示2个Survivor区（JVM堆内存年轻代中默认有2个大小相等的Survivor区）与1个Eden区的比值为2:4，即1个Survivor区占整个年轻代大小的1/6。</p>
</li>
</ul>
<h2 id="四、jvm的监控及调优"><a href="#四、jvm的监控及调优" class="headerlink" title="四、jvm的监控及调优"></a>四、jvm的监控及调优</h2><p>jvm的监控与调优一方面依赖第三方工具，但更多的还是利用jdk中自带的一些工具</p>
<p>包括jmap，jstack，jconsole等</p>
<p> <strong>gc日志输出</strong></p>
<pre><code>在jvm启动参数中加入 -XX:+PrintGC -XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintGCTimestamps -XX:+PrintGCApplicationStopedTime，jvm将会按照这些参数顺序输出gc概要信息，详细信息，gc时间信息，gc造成的应用暂停时间。如果在刚才的参数后面加入参数 -Xloggc:文件路径，gc信息将会输出到指定的文件中</code></pre>
      
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              本博客所有文章除特别声明外，均采用 <a href="https://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0.html" rel="external nofollow"
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        <strong class="article-nav-caption">下一篇</strong>
        <div class="article-nav-title">HashMap原理解读</div>
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<!-- Root element of PhotoSwipe. Must have class pswp. -->
<div class="pswp" tabindex="-1" role="dialog" aria-hidden="true">

    <!-- Background of PhotoSwipe. 
         It's a separate element as animating opacity is faster than rgba(). -->
    <div class="pswp__bg"></div>

    <!-- Slides wrapper with overflow:hidden. -->
    <div class="pswp__scroll-wrap">

        <!-- Container that holds slides. 
            PhotoSwipe keeps only 3 of them in the DOM to save memory.
            Don't modify these 3 pswp__item elements, data is added later on. -->
        <div class="pswp__container">
            <div class="pswp__item"></div>
            <div class="pswp__item"></div>
            <div class="pswp__item"></div>
        </div>

        <!-- Default (PhotoSwipeUI_Default) interface on top of sliding area. Can be changed. -->
        <div class="pswp__ui pswp__ui--hidden">

            <div class="pswp__top-bar">

                <!--  Controls are self-explanatory. Order can be changed. -->

                <div class="pswp__counter"></div>

                <button class="pswp__button pswp__button--close" title="Close (Esc)"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--share" style="display:none" title="Share"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--fs" title="Toggle fullscreen"></button>

                <button class="pswp__button pswp__button--zoom" title="Zoom in/out"></button>

                <!-- Preloader demo http://codepen.io/dimsemenov/pen/yyBWoR -->
                <!-- element will get class pswp__preloader--active when preloader is running -->
                <div class="pswp__preloader">
                    <div class="pswp__preloader__icn">
                        <div class="pswp__preloader__cut">
                            <div class="pswp__preloader__donut"></div>
                        </div>
                    </div>
                </div>
            </div>

            <div class="pswp__share-modal pswp__share-modal--hidden pswp__single-tap">
                <div class="pswp__share-tooltip"></div>
            </div>

            <button class="pswp__button pswp__button--arrow--left" title="Previous (arrow left)">
            </button>

            <button class="pswp__button pswp__button--arrow--right" title="Next (arrow right)">
            </button>

            <div class="pswp__caption">
                <div class="pswp__caption__center"></div>
            </div>

        </div>

    </div>

</div>

<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe.min.css">
<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/default-skin/default-skin.css">
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe.min.js"></script>
<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/photoswipe@4.1.3/dist/photoswipe-ui-default.min.js"></script>

<script>
    function viewer_init() {
        let pswpElement = document.querySelectorAll('.pswp')[0];
        let $imgArr = document.querySelectorAll(('.article-entry img:not(.reward-img)'))

        $imgArr.forEach(($em, i) => {
            $em.onclick = () => {
                // slider展开状态
                // todo: 这样不好，后面改成状态
                if (document.querySelector('.left-col.show')) return
                let items = []
                $imgArr.forEach(($em2, i2) => {
                    let img = $em2.getAttribute('data-idx', i2)
                    let src = $em2.getAttribute('data-target') || $em2.getAttribute('src')
                    let title = $em2.getAttribute('alt')
                    // 获得原图尺寸
                    const image = new Image()
                    image.src = src
                    items.push({
                        src: src,
                        w: image.width || $em2.width,
                        h: image.height || $em2.height,
                        title: title
                    })
                })
                var gallery = new PhotoSwipe(pswpElement, PhotoSwipeUI_Default, items, {
                    index: parseInt(i)
                });
                gallery.init()
            }
        })
    }
    viewer_init()
</script>




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  </div>
</body>

</html>